多层复合材料的制作方法
【专利说明】多层复合材料 发明领域
[0001] 本发明设及具有改进的耐候特性而不降低阻燃特性的多层复合材料。运些复合材 料具有在热塑性层上的氣聚合物层。该多层复合材料可W是直接在相对可燃的衬底或不可 燃的衬底（像PVC)上的氣聚合物层，或者它可W是在衬底（其是可燃的或不可燃的）上的 相对可燃的帽层上的氣聚合物层。该复合材料是使用涂覆、共挤出和/或层压技术形成的。 该多层复合材料在具有用在相对水平位置的表面的物品中是尤其有用的，运些物品包括盖 板、栅栏、屋顶W及窗户型材。当与没有外部氣聚合物层的衬底相比时，运些复合材料对衬 底提供了改进的耐候而不降低阻燃性。该多层复合材料还提供了增强的耐化学性、硬度、耐 刮擦和擦伤性、W及耐水性。 阳00引发明背景
[0003] 许多结构塑料当被挤出、模制、或成形为各种制造物品时表现出有吸引力的机械 特性。此类物品包括，例如，浴缸、淋浴室、柜台、器具外壳和衬里、建筑材料、Π、窗户、壁板、 盖板、栅栏和挡板、草坪和园艺应用、海上应用、水池应用、W及储存设施。尽管运些结构塑 料是坚固的、坚初的且相对廉价的，但它们的暴露表面的特性是较不理想的。也就是说，运 些结构塑料的表面被光降解；它们能够容易地被刮擦，并且可W被常见溶剂腐蚀。
[0004] 因此，在该行业中已经成为惯例的是将另一种树脂质材料施用在该结构塑料上W保护下面的结构材料并且提供能够承受与使用环境相关的损坏的表面。此类表面材料被称 为"帽原料"。 阳〇化]该帽原料总体上是比该结构塑料薄得多，典型地是包含帽原料和结构塑料层的该 多层结构的总厚度的约5 %至约25%。例如，该帽原料的厚度可W是约0. 05至约2. 5mm，而 该结构塑料层的厚度可W是约1. 0至约50mm，并且优选2. 5至30mm。
[0006] 目前使用的大部分帽原料（例如丙締酸类树脂和苯乙締类塑料）的问题是它们是 相对可燃的。例如，运些帽原料材料降低了基于聚氯乙締（PVC)的衬底的阻燃性。希望维 持该帽原料的耐候特性，同时提高其阻燃性。
[0007] 在热塑性塑料中使用的阻燃化合物是众所周知的。运些中的大多数设及舰和/ 或漠化合物，如脂肪族和芳香族漠化合物，如对于如在US2012-0184638中描述的苯乙締 树脂，或基于憐、或錬的化合物。运些阻燃剂的问题是它们倾向于具有毒性问题，并且使用 5-30重量百分比的所建议的用量水平，运些阻燃剂会不利地影响聚合物的物理特性（如拉 伸强度）。 阳00引US8, 129,455描述了阻燃剂ASA，该阻燃剂ASAW15-30wt百分比使用，并且由 20-80百分比的石墨、20-80百分比的憐阻燃剂和0. 1%至2%的全氣化聚締控制成。
[0009] 已知氣聚合物，并且特别是聚偏二氣乙締（PVD巧聚合物提供优异的对气候、化学 品、和水的耐受性。PVDF薄膜被用来保护表面，例如光伏模块，诸如在US2010/0175742和 US2012/0073632中描述的那些。
[0010] 氣聚合物已经被加入到丙締酸类聚合物基质中W改进耐候性、与氣聚合物的粘附 性W及抗冲击性扣S6,811，859、US2008-0293837、US2008-003210UUS7,947,781)。
[0011] 在美国申请号61/786752中描述了 5% -60%氣聚合物共混入热塑性帽原料中的 共混物W提高在衬底上的复合帽原料的阻燃性。
[0012] 在US6, 811，859中描述了可共挤出的复合薄膜，该复合薄膜具有在PVDF、丙締酸 和丙締酸弹性体的共混物的层上的PVDF层。运种膜可W用作在衬底上的保护层。
[0013] 在US' 604中披露了在PMMA层上具有PVDF层的透明多层膜，运些透明多层膜将不 会应力变白。
[0014] 在US4, 415, 519和US4, 317, 860中描述了通过共挤出形成的并且不具有离散层 的PVDF、丙締酸、和热塑性塑料的多层层压材料。
[0015] 出人意料地，已经发现使用氣聚合物层作为外层可W形成耐候性的、阻燃复合材 料。在一个实施例中，将相对可燃的帽原料层放置在衬底上W改进耐候性，并且将氣聚合物 层放置在该帽原料层上W提供阻燃复合材料。除了优异的耐候性和阻燃性W外，本发明的 复合材料具有改进的耐水性、耐化学性、W及外观。
[0016] 发明概述
[0017] 本发明设及耐候性多层复合材料，包含：
[0018]a)外部氣聚合物层
[0019] b)热塑性衬底层。
[0020] 本发明进一步设及耐候性多层复合材料，该多层复合材料按顺序具有：外部氣聚 合物层、中间可燃性层和热塑性衬底层。
[0021] 本发明还设及由该耐候性的、阻燃复合材料形成的物品，并且设及用于形成运些 物品的方法。
[0022] 附图简要说明
[0023] 图1-7表示本发明的多层复合材料的若几种可能的配置。
[0024] 发明详细说明
[0025] 本发明设及耐候性的、阻燃的多层结构，该多层结构具有在衬底层上的氣聚合物 外层。在优选的实施例中，将该氣聚合物层放置在可燃热塑性层上，该可燃热塑性层是作为 帽层被放置在衬底上。本发明进一步设及用于形成该多层复合结构的方法，W及由该复合 材料形成的物品。
[0026] 如在此使用的，"耐候性的"是本领域技术人员已知的可计量特征，该特征示出在 暴露于室外气候条件（如紫外光、雨、雪、高溫和低溫、湿度、环境污染、空气中的酸度、W及 类似物）期间材料或产品表现的多好。耐候材料令人希望地呈现出极少或不呈现由于延长 的环境暴露引起的不利影响（例如变色、分解、磨损）。
[0027] 氣聚合物
[0028] 该氣聚合物层将是复合材料的外层，该层暴露在环境中，并且具体地该层是直接 暴露于太阳福射。该层是相对薄的-在0. 01mm至0. 2mm、优选从0. 02mm至0. 1mm厚的范围 内，并且更优选从0. 025mm至0. 08。该氣聚合物层可W是氣聚合物涂层、单层膜、或多层氣 聚合物膜。该氣聚合物层包含至少61重量百分比的氣聚合物、优选至少75重量百分比的 氣聚合物、更优选至少90重量百分比的氣聚合物、并且最优选大于95重量百分比并且甚至 100重量百分比的氣聚合物作为聚合物组分。在本发明中预见了两种或更多种氣聚合物的 共混物。与该氣聚合物相容的其他聚合物能够W低水平任选地存在，优选W小于30重量百 分比、更优选W小于20重量百分比并且甚至更优选W小于15重量百分比。
[0029] 有用的氣聚合物包括，但不限于聚偏二氣乙締（PVD巧、乙締四氣乙締巧TFE)、 乙締与四氣乙締W及六氣丙締的Ξ聚物巧FE巧、四氣乙締-六氣丙締-氣乙締的Ξ聚物 (THV)、氣乙締的共聚物、W及PVDF与功能化的或非功能化的聚甲基丙締酸甲醋聚合物和 共聚物的共混物。运些氣聚合物可W是功能化的或非功能化的，并且可W是均聚物或共聚 物-优选与其他氣单体的共聚物，运些氣单体包括氣乙締；偏二氣乙締（VD巧；Ξ氣乙締 (VF3);氯Ξ氣乙締（CT阳）；1，2-二氣乙締；四氣乙締灯阳）；六氣丙締（HFP);全氣（烷基 乙締基）酸，诸如全氣（甲基乙締基）酸（PMVE)、全氣（乙基乙締基）酸牌W)和全氣（丙 基乙締基）酸肿VE);全氣（1，3-间二氧杂环戊締）；全氣化2-二甲基-1，3-间二氧杂 环戊締）（PDD)、W及它们的共混物。PVDF均聚物和PVDf共聚物含有至少70重量百分比的 VDF单元，并且其余的单体单元为其他氣单体。
[0030] 在本发明的一个实施例中，该氣聚合物是偏二氣乙締和六氣丙締（HFP)的共聚 物，具有从1至30重量百分比的HFP。
[0031] 该氣聚合物外层可W是单层、或者还有多层结构，其是用于增加强度（尤其是2、 3、或4层薄膜）或用于改进与中间帽层的粘附性。在多层氣聚合物膜中，运些层的组成